Nghiên cứu đánh giá hiệu quả kinh tế của việc thay thế máy biến áp ba pha bằng máy biến áp một pha trong lưới điện phân phối trung hạ áp khu vực kiến an hải phòng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Ngọc Đức NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA VIỆC THAY THẾ MÁY BIẾN ÁP BA PHA BẰNG MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG HẠ ÁP KHU VỰC KIẾN AN HẢI PHÒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HỆ THỐNG ĐIỆN Hà Nội - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Ngọc Đức NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA VIỆC THAY THẾ MÁY BIẾN ÁP BA PHA BẰNG MÁY BIẾN ÁP MỘT PHA TRONG LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG HẠ ÁP KHU VỰC KIẾN AN HẢI PHÒNG Chuyên ngành : Hệ thống điện LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : TS LÃ MINH KHÁNH Hà Nội - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Ngọc Đức MỤC LỤC Trang Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu CHƢƠNG VẤN ĐỀ TỐI ƢU HĨA CẤU TRƯC LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI TRUNG HẠ ÁP 1.1 Các yêu cầu lƣới điện phân phối 1.1.1 Đặc điểm lƣới điện phân phối 1.1.2 Các yêu cầu kỹ thuật lƣới điện phân phối 12 1.2 Bài toán giảm tổn thất điện năng, tổn thất điện áp lƣới phân phối 17 1.2.1 Tổn thất công suất lƣới phân phối 17 1.2.2 Tổn thất điện áp lƣới phân phối 19 1.3 Giải pháp thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha 21 1.3.1 Nguyên lý hoạt động máy biến áp 21 1.3.2 So sánh máy biến áp pha máy biến áp ba pha 28 1.4 Sự khác cấu trúc lƣới phân phối Mỹ/Nhật số nƣớc châu Âu 1.5 Kết luận chƣơng I 30 34 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU CỦA LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI KHƠNG ĐỐI XỨNG 2.1 Phƣơng pháp tính tốn lƣới điện phân phối 35 35 2.1.1 Mơ hình lƣới điện phân phối có cấu trúc 35 2.1.2 Phƣơng pháp khử Gauss 36 2.1.3 Phƣơng pháp lặp Gauss – Siedel 37 2.1.4 Phƣơng pháp lặp Newton – Raphson 39 2.2 Tính tốn lƣới điện phân phối khơng đối xứng 46 2.2.1 Giả thiết tính tốn thơng số lƣới điện 46 2.2.2 Ví dụ tính tốn lƣới điện khơng đối xứng 49 2.2.3 Chƣơng trình tính tốn PSS/Adept 51 2.3 Kết luận chƣơng 58 CHƢƠNG ÁP DỤNG TÍNH TỐN MƠ PHỎNG CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 KV KIẾN AN, HẢI PHÕNG 3.1 Xây dựng tốn kịch mơ 59 59 3.1.1 Sơ đồ trạng vận hành lƣới điện tính tốn 59 3.1.2 Xác định kịch tái cấu trúc lƣới 62 3.2 Kết tính tốn mô cho phƣơng án tái cấu trúc LĐPP 65 3.3 Các nhận xét đánh giá so sánh kết 68 3.4 Kết luận chƣơng 69 KẾT LUẬN CHUNG 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC 72 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CCĐ : Cung cấp điện CLĐN : Chất lƣợng điện CSPK : Công suất phản kháng DNTN : Doanh nghiệp tƣ nhân ĐTC : Độ tin cậy HTĐ : Hệ thống điện LĐPP : Lƣới điện phân phối LĐTT : Lƣới điện truyền tải MBA : Máy biến áp TBA : Trạm biến áp TTCS : Tổn thất công suất TTĐA : Tổn thất điện áp TTĐN : Tổn thất điện DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục 10 Phụ lục 11 Phụ lục 12 Phụ lục 13 Phụ lục 14 Phụ lục 15 Phụ lục 16 Phụ lục 17 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Khả tải đƣờng dây cao áp Khả tải lƣới phân phối Độ dài giới hạn đƣờng dây trung áp Chi phí đầu tƣ trạng Chi phí đầu tƣ phƣơng án Chi phí đầu tƣ phƣơng án Chi phí đầu tƣ phƣơng án So sánh phƣơng án Thông số đƣờng dây trạng Công suất nhánh trạng Điện áp nút trạng Dịng nhánh trạng Tổn thất cơng suất trạng Công suất nhánh phƣơng án Điện áp nút phƣơng án Dòng nhánh phƣơng án Tổn thất công suất phƣơng án Công suất nhánh phƣơng án Điện áp nút phƣơng án Dòng nhánh phƣơng án Tổn thất công suất phƣơng án Công suất nhánh phƣơng án Điện áp nút phƣơng án Dịng nhánh phƣơng án Tổn thất cơng suất phƣơng án DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Hình 1.7 Hình 1.8 Hình 1.9 Hình 1.10 Hình 1.11 Hình 1.12 Hình 1.13 Hình 1.14 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 2.15 Hình 2.16 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : Mơ hình lƣới pha dây Sơ đồ thay đƣờng dây Giản đồ Vecto điện áp Sơ đồ thay máy biến áp hai cuộn dây Hình dạng lõi thép máy biến áp Sơ đồ đặc trƣng máy biến áp Mạch điện mơ tả phía sơ cấp Mạch điện mơ tả phía thứ cấp Mạch điện tƣơng đƣơng máy biến áp Mạch điện đơn giản hóa máy biến áp Sơ đồ quy phía sơ cấp máy biến áp Máy biến áp ba pha Máy biến áp pha So sánh lƣới phân phối Mỹ châu Âu Mô tả phƣơng pháp tuyến tính hóa Sơ đồ đƣờng dây ba pha khơng đối xứng Ví dụ tốn ba pha khơng đối xứng Ví dụ tốn ba pha khơng đối xứng Giao diện phần mềm PSS/Adept Cài đặt thông số phần mềm PSS/Adept Thanh công cụ Mô lƣới điện phần mềm PSS/Adept Nhập thông số nút Nhập thông số nguồn Nhập thông số thiết bị đóng cắt Nhập thơng số đƣờng dây Nhập thơng số máy biến áp Nhập thông số phụ tải Chạy toán Load Flow Kết toán Load Flow Sơ đồ suất tuyến trạm Hai Bà Trƣng Mô lƣới phân phối trạng Mô phƣơng án thay Mô phƣơng án thay Mô phƣơng án thay LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hải Phòng thành phố cảng quan trọng, trung tâm công nghiệp,cảng biển lớn phía Bắc Việt Nam, đồng thời trung tâm kinh tế, văn hóa, y tế, giáo dục, khoa học, thƣơng mại công nghệ vùng duyên hải Bắc Bộ Đây thành phố lớn thứ Việt Nam thành phố trực thuộc trung ƣơng Thành phố có 15 đơn vị hành gồm quận, huyện huyện đảo với diện tích tự nhiên 1.561,7 km2 dân số triệu 997 ngàn ngƣời Kiến An quận nội thành Hải Phòng, năm gần đây, quận Kiến An tạo đƣợc bƣớc phát triển nhanh, toàn diện tất lĩnh vực với cấu kinh tế đƣợc xác định: công nghiệp tiểu thủ công nghiệp, thƣơng mại, du lịch dịch vụ nông nghiệp Cùng với phát triển kinh tế đất nƣớc, lƣới điện phân phối không ngừng đƣợc nâng cấp mở rộng xây dựng mới, kèm theo việc phát triển nguồn lƣới để đáp ứng nhu cầu công suất phụ tải Vấn đề bảo đảm tiêu chất lƣợng hoạt động lƣới điện phân phối trung hạ áp đƣợc quan tâm đơn vị điện lực Thực tế vận hành cho thấy, sơ đồ kết lƣới cịn nhiều khía cạnh chƣa thực tối ƣu Đồng thời số giảm tổn thất điện năng, tổn thất công suất tối ƣu hóa chế độ vận hành cho lƣới trung hạ áp ngày đƣợc quan tâm đƣa vào tiêu thi đua Điện lực Luận văn lựa chọn hƣớng nghiên cứu nhằm nâng cao chất lƣợng vận hành lƣới điện phân phối trung hạ áp Điện lực Kiến An Mục đích nghiên cứu Để nâng cao chất lƣợng hoạt động lƣới điện phân phối, cụ thể vấn đề giảm tổn thất nâng cao độ tin cậy cung cấp điện lƣới phân phối, yếu tố cần đƣợc quan tâm chiến lƣợc quy hoạch hệ thống điện với giải pháp thiết kế tối ƣu Đảm bảo điện áp vận hành trạm nguồn, trạm phân phối qui định giới hạn cho phép có kết cấu lƣới phù hợp, đồng thời kết hợp với việc thay thế, vận hành máy biến áp ba pha máy biến áp pha, nâng cấp, kéo chuyển đấu nối số đƣờng dây trung hạ áp phù hợp Việc thay máy biến áp phân phối pha máy biến áp pha trực tiếp cung cấp điện cho nhóm hộ tiêu thụ vị trí tối ƣu làm giảm chiều dài lƣới phân phối hạ áp, dẫn đến giảm tổn thất điện năng, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Tuy nhiên làm tăng mức độ phức tạp vận hành, đặc biệt làm thay đổi mức độ không đối xứng điện áp lƣới trung áp, tăng chi phí đầu tƣ chi phí vận hành tƣơng ứng Do đó, để khắc phục tồn vừa nêu, đề tài sâu vào nghiên cứu ảnh hƣởng việc thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha tới tiêu kỹ thuật lƣới điện phân phối trung hạ áp khu vực quận Kiến An đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu vận hành để nâng cao chất lƣợng điện năng, giảm tổn thất, nâng cao độ tin cậy cung cấp điện Từ làm sở áp dụng cho khu vực có lƣới điện phân phối tƣơng tự Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Trạm biến áp Hai Bà Trƣng thuộc điện lực Kiến An - Phạm vi nghiên cứu: + Luận văn nghiên cứu khả đề xuất đề xuất phƣơng án thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha lƣới điện phân phối trung hạ áp khu vực quận Kiến An + Tính tốn đánh giá ảnh hƣởng việc thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha lƣới phân phối trung hạ áp tới thông số kỹ thuật Phƣơng pháp nghiên cứu Đề tài thực nghiên cứu, tính tốn thơng số, tiêu kinh tế, kỹ thuật cho suất tuyến 0,4kV lƣới phân phối khu vực Kiến An, Hải Phịng, sau đề xuất phƣơng án thay máy biến áp bap máy biến áp pha, thay đƣờng dây 0,4kV đƣờng dây 22kV từ vị trí trạm 22/0,4kV, máy biến áp pha đặt gần cụm phụ tải tiêu thụ với công suất nhỏ, cấp điện cho cụm phụ tải Kết đƣợc thể PSS/Adept: Hình 2.16 Kết xuất dƣới định dạng PDF XLS Bài toán Load Flow phần mềm PSS/Adept: Thuật toán phần mềm PSS/Adept để giải tốn phân bố công suất sử dụng phƣơng pháp lặp để giải hệ phƣơng trình điện áp nút nhƣ đề cập chƣơng Các thuật tốn có ƣu nhƣợc điểm riêng Ƣu điểm phƣơng pháp G-S đơn giản, khối lƣợng tính tốn bƣớc lặp nhỏ, dẫn tới yêu cầu lƣu trữ nhỏ Tuy nhiên nhƣợc điểm phƣơng pháp hội tụ chậm, kích thƣớc tốn tăng lên Phƣơng pháp N-R có tốc độ hội tụ nhanh khơng phụ thuộc vào kích thƣớc lƣới điện, nhƣng khối lƣợng tính tốn u cầu nhớ lƣu trữ lớn nhiều so với phƣơng pháp G-S Phƣơng pháp N-R giải cho hệ thống nặng tải, với góc lệch pha lên tới 90o Có thể giải cho hệ thống chứa điện kháng âm nhƣ mơ hình máy biến áp cuộn dây tụ điện bù dọc đƣờng dây Có thể giải cho tốn có đƣờng dây dài làm việc song song với đƣờng dây ngắn hệ thống truyền tải xa Tuy nhiên, bƣớc lặp đầu tiên, xấp xỉ cịn xa nghiệm tốc độ hội tụ phƣơng pháp Gauss – Siedel lại cao phƣơng pháp Newton – Raphson có tốc độ hội tụ Phƣơng pháp Newton – Raphson đòi hỏi xấp xỉ ban đầu khơng q xa nghiệm Chính vậy, phần mềm PSS/Adept, chƣơng trình sử dụng phƣơng pháp lặp Gauss – Siedel cho 1, bƣớc lặp đầu tiên, để có đƣợc xấp xỉ đầu vào cho Newton – Raphson gần với nghiệm 57 2.3 Kết luận chƣơng II Trong nội dung chƣơng 2, luận văn tìm hiểu phƣơng pháp tính tốn giải tích lƣới điện với cấu trúc sử dụng phƣơng pháp lặp Gauss Siedel Newton Raphson, cách xây dựng thông số tính tốn cho lƣới điện phân phối khơng đối xứng Trên sở hỗ trợ phát triển quy trình đánh giá hiệu việc thay máy biến áp pha thành máy biến áp pha lƣới điện phân phối trung hạ áp, nhằmp so sánh kinh tế phƣơng án tái cấu trúc lƣới điện phân phối Bên cạnh luận văn trình bày nghiên cứu chức chƣơng trình tính tốn lƣới điện phân phối PSS/Adept bao gồm module tính tốn giao diện tƣơng tác phần mềm Các nội dung nghiên cứu chƣơng phục vụ cho phần tính tốn cho lƣới điện phân phối hạ áp khu vực Kiến An, Hải Phòng để đƣa phƣơng án thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha so sánh phƣơng án chƣơng 58 CHƢƠNG ÁP DỤNG TÍNH TỐN MƠ PHỎNG CHO LƢỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 KV KIẾN AN, HẢI PHỊNG 3.1 Xây dựng tốn kịch mơ 3.1.1 Sơ đồ trạng vận hành lƣới điện tính tốn Nhằm mục đích đánh giá hiệu kịch tái cấu trúc lƣới sở thay máy biến áp phân phối ba pha máy biến áp phân phối pha lƣới phân phối trung-hạ áp, luận văn thực tính tốn mơ xuất tuyến LĐPP thực tế vận hành Nếu vị trí máy biến áp pha nguồn khồn thay đổi, để so sánh hiệu phƣơng án, xem nhƣ thông số tổn thất phần lƣới trung áp nhƣ nhau, cần tính toán so sánh suất tuyến trạm biến áp hạ áp 22/0,4 kV Trong phạm vi luận văn, tác giả lựa chọn tính tốn cho trạm biến áp Hai Bà Trƣng 1, khu vực Kiến An, Hải Phòng Hiện trạng vận hành trạm biến áp (TBA) Hai Bà Trƣng nhƣ sau: TBA Hai Bà Trƣng có cơng suất định mức máy 560 kVA Trạm đặt địa bàn phƣờng Bắc Sơn, quận Kiến An, Hải Phòng Lƣới điện đƣợc thiết kế kín, cấp điện mạch vịng từ lộ 477 479 trạm biến áp 110 kV Kiến An E2.14 Tuy nhiên, để giảm chi phí thiết kế, xây dựng, lƣới vận hành hở Ở phía thứ cấp TBA Hai Bà Trƣng có xuất tuyến pha dây (3p4) hạ áp 380V với tổng chiều dài 2.44 km, cấp điện cho tổng cộng 816 hộ phụ tải sử dụng điện dân dụng phân bố địa bàn phƣơng Bắc Sơn (sơ đồ phân bố hình 3.1) 59 Hình 3.1: Sơ đồ xuất tuyến trạm Hai Bà Trưng Thông số chi tiết đƣờng dây hạ áp trạm đƣợc cho bảng phụ lục kèm theo luận văn Đặc điểm phụ tải: Khu vực phƣờng Bắc Sơn khu vực dân cƣ, tập trung nhiều hộ phụ tải dân dụng Có số hộ tiêu thụ nhà xƣởng tƣ nhân (sử dụng điện ba pha) nằm phạm vi cấp điện trạm Hai Bà Trƣng Toàn lƣới trạng sử dụng đƣờng dây ba pha bốn dây, cấp điện từ máy biến áp hạ áp ba pha tới phụ tải Kết tính tốn tốn Load Flow đƣợc cho bảng phụ lục 2, 3, 4, Sơ đồ tính tốn phân bố cơng suất cho trạng thái phần mềm PSS/Adept nhƣ sau: 60 Hình 3.2: Sơ đồ tính tốn lưới thực trạng Tổn thất điện áp cực đại đƣờng dây: 7,25% (nút có điện áp thấp nút 33-13D với điện áp dây: 0,371 kV Tổng công suất tác dụng nguồn phát vào lƣới: 254,688 kW Tổng tổn thất công suất tác dụng: 9,888 kW (3,88%) Tổng công suất phản kháng nguồn phát vào lƣới: 91,308 kVAr Tổng tổn thất công suất công suất phản kháng: 10,848 kVAr (11,88%) Tổng tổn thất điện năm: Với phụ tải chủ yếu lƣới phụ tải dân dụng, chọn giá trị Tmax trung bình 3500h, từ tính đƣợc thời gian tổn thất cơng suất cực đại: => 61 Chi phí dự tốn cho phƣơng án đƣợc cho bảng: Bảng 3.1: MBA560kVA Thiết bị ABC4x150 ABC4x120 ABC4x70 ABC4x35 Số lƣợng 1284,5 97,7 854,1 205,2 Đơn giá (vnđ) 214.940 178.200 106.700 57.420 450.883.000 Giá (vnđ) 276.090.430 17.410.140 91.132.470 11.782.584 450.883.000 22/0.4 – pha Tổng cộng: 847.298.624 Chi phí khấu hao: Chi phí tổn thất điện hàng năm: Chi phí vận hành hàng năm: Chi phí quy đổi hàng năm: 3.1.2 Xác định kịch tái cấu trúc lƣới Để thay máy biến áp (MBA) đề xuất tái cấu trúc lƣới nhằm thay đổi thông số vận hành lƣới điện trạm Hai Bà Trƣng 1, luận văn đề xuất phƣơng án nhằm thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha nhƣ sau: Phƣơng án 1: Thay máy biến áp ba pha trạm Hai Bà Trƣng máy biến áp pha công suất 100 kVA, đặt vị trí trạm Đƣờng dây giữ nguyên Phƣơng án đƣợc lựa chọn nhằm làm rõ luận điểm tác giả hiệu việc thay máy biến áp ba pha thành máy biến áp pha nằm chủ yếu phần giảm tổng chiều dài đƣờng dây hạ áp 62 Hình 3.3: Sơ đồ tính tốn phương án Phƣơng án 2: Thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha công suất 15 kVA, đặt trực tiếp vị trí cột (mỗi cột đặt máy biến áp pha, cấp điện cho phụ tải nằm cột đó) Hình 3.4: Sơ đồ tính tốn phương án 63 Đƣờng dây 22kV đƣợc dẫn trực tiếp tới cột sử dụng máy biến áp pha để hạ áp vị trí cột Phƣơng án sử dụng 78 máy biến áp pha Phƣơng án 3: Thay máy biến áp ba pha 13 máy biến áp pha công suất 50 kVA Nhằm mục đích giảm chiều dài đƣờng dây hạ áp nhiều sử dụng gam máy thống nhất, tiện cho việc dự trữ thay Với gam máy phổ biến 50 kVA, luận văn định lựa chọn phƣơng án thay máy biến áp ba pha công suất 560 kVA 13 máy biến áp pha công suất 50 kVA Để đảm bảo tính đối xứng phụ tải pha, phụ tải nằm gần với lƣợng công suất xấp xỉ ngang đƣợc cấp điện máy biến áp Với mục đích trên, luận văn định lựa chọn vị trí đặt máy nhƣ sơ đồ: Bảng 3.5: Sơ đồ tính tốn phương án Trong phƣơng án tái cấu trúc này, phụ tải đƣợc phân chia theo nhóm với số lƣợng cơng suất sấp xỉ nhau, nhóm từ tới cột đƣợc cấp điện máy biến áp pha 64 3.2 Kết tính tốn mơ cho phƣơng áp tái cấu trúc LĐPP a Phương án 1: Thơng số tính tốn chế độ giá trị tổn thất phƣơng án đƣợc trình bày chi tiết bảng kết thuộc phụ lục 3.2 Tổn thất điện áp cực đại đƣờng dây: 9,55% (nút có điện áp thấp nút 29-3D với điện áp: 0,199 kV (Ucs = 0,220 kV) Tổng công suất tác dụng nguồn phát vào lƣới: 266,841 kW Tổng tổn thất công suất tác dụng: 68,288 kW (25,59%) Tổng công suất phản kháng nguồn phát vào lƣới: 129,167 kVAr Tổng tổn thất công suất công suất phản kháng: 64,378 kVAr (49,84%) Tổng tổn thất điện năm: Vốn đầu tƣ dự toán cho phƣơng án đƣợc tính tốn bảng: Bảng 3.2: MBA100kVA Thiết bị ABC4x150 ABC4x120 ABC4x70 ABC4x35 Số lƣợng 1284,5 97,7 854,1 205,2 Đơn giá (vnđ) 214.940 178.200 106.700 57.420 75.300.000 Giá (vnđ) 276.090.430 17.410.140 91.132.470 11.782.584 225.900.000 Tổng cộng: 22/0.4 – pha 622.315.624 Chi phí khấu hao: Chi phí tổn thất điện hàng năm: Chi phí vận hành hàng năm: Chi phí quy đổi hàng năm: 65 b Phương án 2: Các thông số lƣới điện tổn thất phƣơng án đƣợc trình bày chi tiết bảng kết phụ lục 3.3.Với phƣơng án thay toàn đƣờng dây truyền tải hạ áp đƣờng dây 22kV, điện áp thứ cấp máy biến áp hạ áp pha có sụt áp nhỏ, tất điểm nối với phụ tải đáp ứng yêu cầu điện áp 220 V Tổng công suất tác dụng nguồn phát vào lƣới: 241,848 kW Tổng tổn thất công suất tác dụng: 8,058 W (0,003%) Tổng công suất phản kháng nguồn phát vào lƣới: 76,990 kVAr Tổng tổn thất công suất công suất phản kháng: 8.427 VAr (0,011%) Tổng tổn thất điện năm: Vốn đầu tƣ dự toán cho phƣơng án đƣợc tính tốn bảng: Bảng 3.3: MBA15kVA Thiết bị A-3x300 AC-185 AC-95 AC-50 Số lƣợng 1284,5 97,7 854,1 205,2 78 Đơn giá (vnđ) 118.483 101.698 97.855 90.345 25.800.000 Giá (vnđ) 152.191.413 9.935.895 83.577.956 18.538.794 2.012.400.000 Tổng cộng: 22/0.4 – pha 2.276.644.058 Chi phí khấu hao: Chi phí tổn thất điện hàng năm: Chi phí vận hành hàng năm: Chi phí quy đổi hàng năm: 66 c Phương án 3: Thông số tổn thất phƣơng án đƣợc tính chi tiết bảng phụ lục 3.4 Tổn thất điện áp cực đại đƣờng dây trung áp: 0,05% Tổn thất điện áp cực đại đƣờng dây hạ áp: 2,73% (nút có điện áp thấp nút 8-1 với điện áp 214 V (Ucs = 220 V) Tổng công suất tác dụng nguồn phát vào lƣới: 243,964 kW Tổng tổn thất công suất tác dụng: 1,964 kW (0,81%) Tổng công suất phản kháng nguồn phát vào lƣới: 78,452 kVAr Tổng tổn thất công suất công suất phản kháng: 2,296 kVAr (2,93%) Tổng tổn thất điện năm: Vốn đầu tƣ dự toán cho phƣơng án đƣợc tính tốn bảng: Bảng 3.4: Thiết bị AC-185 ABC4x70 MBA 50kVA 220/0.4 – pha Số lƣợng 1809,3 632,2 13 Đơn giá (vnđ) 101.698 106.700 48.600.000 Giá (vnđ) 184.002.191 67.455.740 631.800.000 Tổng cộng: 883.257.931 Chi phí khấu hao: Chi phí tổn thất điện hàng năm: Chi phí vận hành hàng năm: Chi phí quy đổi hàng năm: 67 So sánh phƣơng án thay máy biến áp đƣợc tổng kết nhƣ sau: Bảng 3.5: Tổn thất Tổn thất cơng suất Tổn thất Chi phí quy đổi điện áp(%) tác dụng (%) điện (kWh) hàng năm (đ) Hiện trạng 7,25 3,88 19489 210.028.270 Phƣơng án 9,55 25,59 134390 328.609.735 Phƣơng án ≈0 0,003 15,858 488.322.032 Phƣơng án 2,73 0,81 3865 195.054.844 3.3 Các nhận xét đánh giá so sánh kết Từ kết tính tốn so sánh với phƣơng án cấu trúc lƣới điện sau thay máy biến áp pha, rút kết luận nhƣ sau: Với phƣơng án thay MBA (1): Dễ thấy phƣơng án không mang lại hiệu mặt kinh tế thực chiều dài đƣờng dây hạ áp giữ nguyên, nữa, điện áp truyền tải sử dụng điện áp dây 220V, dẫn đến tổn thất gia tăng đáng kể Nguyên nhân giữ nguyên chiều dài đƣờng dây hạ áp, điện áp đƣờng dây lại hạ xuống 220 V điện áp dây thay 0.4 kV Hơn với công suất truyền tải, phƣơng án sử dụng dây pha để mang cơng suất, cịn phƣơng án thay sử dụng dây pha, dẫn đến tổn thất đƣờng dây gia tăng Phƣơng án không khả thi Với phƣơng án thay MBA (2): Phƣơng án thay hoàn toàn đƣờng dây phân phối hạ áp đƣờng dây mang điện áp 22.kV, phần đƣờng dây hạ áp đoạn ngắn từ cột vào hộ tiêu thụ Vì phƣơng án giảm tổn thất điện áp, tổn thất công suất nhƣ tổn thất điện cách rõ rệt Tuy nhiên, mặt chi phí đầu tƣ, phƣơng án sử dụng tới 78 máy biến áp pha Với chi phí ƣớc tính cho máy biến áp pha loại 50kVA – 22kV 48.600.000đ Nhƣ vậy, chƣa tính tới chi phí xây dựng lại đƣờng dây để nâng lên cấp điện áp 22kV, chi phí dành cho máy biến áp lên tới 3.790.800.000đ Tƣơng tự phƣơng án 1, khơng xét đến lợi ích khách hàng sử dụng điện thay đổi cấp điện áp phía hạ áp, phƣơng án khơng khả thi thân đơn vị phân phối điện 68 Với phƣơng án 3: Phƣơng án thay phần đƣờng dây, chủ yếu đƣờng trục từ cấp điện áp 0,4 kV sang cấp điện áp 22 kV Nhƣ tận dụng phần đƣờng dây hạ áp có sẵn lƣới trạng, cần lắp đặt máy biến áp pha với số lƣợng cải tạo đƣờng trục Chi phí dành cho việc lắp đặt máy biến áp là: 631.800.000đ Mà thông số kỹ thuật giảm đáng kể so với trạng Nhƣ thấy phƣơng án tái cấu trúc số phƣơng án tối ƣu để thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha lƣới phân phối hạ áp Phƣơng án làm giảm tổn thất điện áp, tổn thất điện năng, đồng thời có chi phí phù hợp, đem lại lợi ích kinh tế trình đầu tƣ Nếu xét đến hiệu đem lại giảm đƣợc điện áp vận hành lƣới hạ áp, lợi ích thu đƣợc cịn cao 3.4 Kết luận chƣơng Trong chƣơng 3, luận văn xây dựng quy trình tính tốn, phân tích đánh giá trạng để xây dựng phƣơng án thay trạm biến áp pha thành pha lƣới trung áp, áp dụng tính tốn cho xuất tuyến thực tế vận hành TBA Hai Bà Trƣng với cấp điện áp 22kV/0,4kV mã 477-479 E2.14 Điện lực Kiến An, Công ty Điện lực Hải Phịng Qua q trình tính tốn nêu tác giả nhận thấy việc xác định vị trí trạm biến áp pha cần thay thuộc lƣới điện trung hạ áp địa phƣơnng có ý nghĩa quan trọng đƣợc thay trạm biến áp pha với số lƣợng thích hợp trạm biến áp pha vị trí tối ƣu làm giảm chiều dài phần lƣới hạ áp sử dụng, từ gián tiếp giảm đƣợc tổn thất điện áp lớn nhất, tổn thất công suất tổn thất điện năng, nhƣ đem lại lợi ích kinh tế trình tái cấu trúc lƣới điện Tuy nhiên, việc đánh giá có ý nghĩa nữa, xem xét đƣợc khả giảm chi phí cho cách điện thiết bị tiêu dùng phía hạ áp, giảm cấp điện áp vận hành khu vực 69 KẾT LUẬN CHUNG Cùng với phát triển kinh tế khu vực, hệ thống phân phối điện Việt Nam nói chung lƣới điện phân phối Cơng ty Điện lực Hải Phịng nói riêng có thay đổi nhanh chóng loại hình, quy mô tiêu thụ điện phạm vi phân phối điện Yêu cầu bảo đảm tiêu chất lƣợng hoạt động cung cấp điện cho hộ tiêu thụ ln cần đƣợc quan tâm nghiên cứu Trong vấn đề tối ƣu hóa cấu trúc lƣới điện phân phối trung hạ áp Hiện biện pháp đƣợc đề xuất nhằm tối ƣu hóa thơng số vận hành, giảm tổn thất lƣới điện trung hạ áp nghiên cứu kịch thay máy biến áp pha máy biến áp pha tƣơng ứng, đồng thời bổ sung linh hoạt máy biến áp pha vị trí hợp lý nhằm giảm bán kính cấp điện dẫn đến giảm tổn thất điện xuất tuyến dân dụng có bán kính cấp điện lớn từ đem lại hiệu kinh tế đầu tƣ vận hành Kết mô kịch tái cấu trúc với lƣới điện phân phối không đối xứng phần mềm PSS/Adept đƣợc thực cho xuất tuyến LĐPP thực tế với số liệu vận hành TBA Hai Bà Trƣng với cấp điện áp 22kV/0,4kV mã 477-479 E2.14 Điện lực Kiến An, Công ty Điện lực Hải Phòng, cho thấy hiệu bƣớc đầu việc thay đổi cấu trúc cung cấp điện Cụ thể thông số vận hành lƣới điện bao gồm tổn thất điện áp lớn nhất, tổn thất công suất chế độ max tổn thất điện đƣợc cải thiện sở giảm đƣợc chiều dài cung cấp điện lƣới điện phân phối hạ áp Tuy nhiên lợi ích kinh tế-kỹ thuật thực cho giải pháp thay máy biến áp pha thành pha lƣới phân phối cần đƣợc đánh giá cụ thể nghiên cứu tầm vĩ mơ Trong chi phí phát sinh đòi hỏi vốn đầu tƣ cho trạm biến áp, chi phí giảm đƣợc thay đổi cấp điện áp vận hành lƣới điện hạ áp đến từ việc giảm cách điện cho thiết bị, với việc tính tốn cho quy mơ lớn LĐPP toàn quốc… cần đƣợc xem xét kịch chung Có thể coi hƣớng nghiên cứu tiềm sau luận văn 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Trần Bách (2009), Giáo trình lưới điện, Nhà xuất giáo dục Việt Nam, Hà Nội PGS.TS Trần Bách (2007), Lưới điện hệ thống điện tập 2, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Bộ Công thƣơng, Quy định hệ thống điện phân phối, thông tƣ 39/2015/TTBCT ngày 18 tháng năm 2015 Bộ Công thƣơng, Quy hoạch phát triển Điện lực Hải Phòng giai đoạn 20162025 có xét đến năm 2035 (Hợp phần 2- Quy hoạch chi tiết lưới điện trung hạ áp sau trạm 110 kV), Quyết định số 3354/QĐ-UBND ngày 29/12/2017 Bộ Năng lƣợng, Qui định tiêu chuẩn kỹ thuật cấp điện áp trung 22 kV, Hà Nội, 1994 GS.TSKH Trần Đình Long, Quy hoạch phát triển hệ thống điện, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2000 71 ... văn nghiên cứu khả đề xuất đề xuất phƣơng án thay máy biến áp ba pha máy biến áp pha lƣới điện phân phối trung hạ áp khu vực quận Kiến An + Tính tốn đánh giá ảnh hƣởng việc thay máy biến áp ba pha. .. kết hợp với việc thay thế, vận hành máy biến áp ba pha máy biến áp pha, nâng cấp, kéo chuyển đấu nối số đƣờng dây trung hạ áp phù hợp Việc thay máy biến áp phân phối pha máy biến áp pha trực tiếp... với ba máy biến áp pha Nhƣợc điểm máy biến áp ba pha: Máy biến áp ba pha trƣờng hợp pha bị cố buộc phải ngừng máy hồn tồn Lí máy biến áp ba pha sử dụng chung lõi thép cho ba pha Nếu pha bị pha